第二章图像技术基础
人工智能行业图像识别技术方案
人工智能行业图像识别技术方案第一章绪论 (2)1.1 技术背景 (2)1.2 技术发展趋势 (2)第二章图像识别基础理论 (3)2.1 图像识别基本概念 (3)2.2 图像预处理方法 (3)2.3 特征提取技术 (4)第三章卷积神经网络（CNN） (4)3.1 CNN基本原理 (4)3.2 CNN结构设计 (5)3.3 CNN训练与优化 (5)第四章深度学习框架与工具 (6)4.1 TensorFlow (6)4.2 PyTorch (6)4.3 Keras (6)第五章数据增强与数据集 (7)5.1 数据增强方法 (7)5.2 数据集构建与处理 (7)5.3 数据集评估与优化 (8)第六章图像识别算法与应用 (8)6.1 目标检测算法 (8)6.1.1 基于传统图像处理的目标检测算法 (8)6.1.2 基于深度学习的目标检测算法 (9)6.2 人脸识别算法 (9)6.2.1 人脸检测 (9)6.2.2 特征提取 (9)6.2.3 特征匹配 (9)6.3 图像分割算法 (9)6.3.1 阈值分割 (10)6.3.2 区域生长 (10)6.3.3 水平集方法 (10)6.3.4 基于深度学习的图像分割 (10)第七章实时图像识别技术 (10)7.1 实时图像处理方法 (10)7.2 实时识别系统设计 (11)7.3 实时识别功能优化 (11)第八章硬件加速与边缘计算 (12)8.1 GPU加速 (12)8.1.1 概述 (12)8.1.2 GPU加速原理 (12)8.1.3 GPU加速在图像识别中的应用 (12)8.2 FPGA加速 (12)8.2.1 概述 (12)8.2.2 FPGA加速原理 (13)8.2.3 FPGA加速在图像识别中的应用 (13)8.3 边缘计算应用 (13)8.3.1 概述 (13)8.3.2 边缘计算在图像识别中的应用 (13)第九章安全与隐私保护 (14)9.1 数据加密与安全存储 (14)9.2 隐私保护技术 (14)9.3 安全认证与授权 (15)第十章发展展望与挑战 (15)10.1 技术发展展望 (15)10.2 行业应用挑战 (16)10.3 未来发展趋势 (16)第一章绪论1.1 技术背景信息技术的飞速发展，人工智能（）已逐渐成为引领未来科技发展的重要驱动力。
医学影像实用技术 第2章 数字图像技术基础
《医学影像实用技术教程》
1）坐标单序击列结此构处:即由编图辑中线母段版某一标端题头（样非封式闭线）
或任意像素点（封闭线）的坐标开始，连续记录与之连 通的像素点坐标，这种方法实际上仅记录了图像上有黑 色（值为1）的像素点所在的X，Y坐标值，而隐含表示 其它没有被记录的坐标点为白色，其值均为0。
《医学影像实用技术教程》
3. 模拟单图击像转此化处为数编字图辑像母的过版程标题样式
（1）抽样；（2）量化
列(N)
白 255
行(M)
灰 阶
模拟图像
抽样
量化
黑0
2.1 2.2 2.3 2.4 52.5
《医学影像实用技术教程》
单击此处编辑母版标题样式
4. 分辨率与颜色数
像素表达位数与对应的颜色数
分辨率表示图像垂直与水平 方向的像素点的数量。 颜色数是指一幅图像最多能 表达的颜色数目。
位数 1 2 4 8 12 16 24
颜色数 2 4 16 256
4096 65536 16777216
2.1 2.2 2.3 2.4 62.5
《医学影像实用技术教程》
单击2此.1.2处数编字图辑像母的分版类标及表题示样式
1.数字图像的分类 数字图像的分类主要有黑白图像、灰度图像、
彩色图像、三维图像等。 （1）黑白图像
255 255 255
2.1 2.2 2.3 2.4 92.5
《医学影像实用技术教程》
2.数字单图击像在此计算处机编内部辑的母表示版方标法 题样式
（1）单波段数字图像; （2）多波段彩色数字图像; （3）二值图形;
2.1 2.2 2.3 2.4102.5
《医学影像实用技术教程》
多媒体技术(内容+题+答案)
中公金融人： 第1页 中公教育学员专用资料多媒体技术第一节 多媒体技术概论1、多媒体技术的概念多媒体一词来自于英文“Multimedia ”，它是一个复合词。
多媒体技术是利用计算机对文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种信息进行综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的产物。
2、多媒体技术的处理对象（1）文字：采用文字编辑软件生成文本文件，或者使用图像处理软件形成图形方式的文字。
（2）图像：主要指具有23～232彩色数量的.gif 、.bmp 、.tga 、.tif 、.jpg 格式的静态图像。
图像采用位图方式，并可对其压缩，实现图像的存储和传输。
（3）图形：图形是采用算法语言或某些应用软件生成的矢量化图形，具有体积小、线条圆滑变化的特点。
（4）动画：动画有矢量动画和帧动画之分，矢量动画在单画面中展示动作的全过程；而帧动画则使用多画面来描述动作。
帧动画与传统动画的原理一致。
代表性的帧动画文件有.flc 、.fla 等动画文件。
（5）音频信号：音频通常采用.wav 或.mid 格式，是数字化音频文件。
还有.mp3压缩格式的音频文件。
（6）视频信号：视频信号是动态的图像。
具有代表性的有.avi 格式的电影文件和压缩格式的.mpg 视频文件。
3、动画制作软件分三类：（1）绘制和编辑动画软件：AnimatorPro 、AnimationStudio 、Flash 等软件用于制作各种形式的平面动画。
3DStudio 、3DStudioMax 、Cool3D 、Maya 等软件用于制作各种各样的三维动画。
（2）动画处理软件：Premiere 、GIFConstructionSet 网页动画处理软件等。
（3）计算机程序：Authorware 多媒体平台软件、VisualBasic 等计算机语言。
4、多媒体技术的应用领域1）在教育领域方面CAI计算机辅助教学、CAL计算机辅助学习、CBI计算机化教学、CBL计算机化学习CAT计算机辅助训练、CMI计算机管理教学2）在家庭娱乐方面3）在过程模拟领域方面：化学反应、火山喷发、海洋洋流、天气预报等方面。
图像处理技术：基础知识和实践方法
图像处理技术：基础知识和实践方法一、图像处理基本概念1.1 图像的定义图像是指反映物体或场景在人眼或电视摄像机等光学器件上所形成的视觉信息的呈现方式。
图像可以是数字形式的，也可以是模拟形式的。
1.2 图像处理的定义图像处理是利用计算机和其他相关设备对图像进行数字化、处理、分析和显示的过程。
该过程通常包括图像的获取、预处理、特征提取和图像恢复等多个步骤。
1.3 图像处理的主要应用领域图像处理技术被广泛应用于很多领域，如医学图像分析、自动驾驶、智能安防、机器人视觉等。
当然，最广泛的是娱乐业，例如电影、游戏和虚拟现实等。
二、图像处理的基础知识2.1 数字图像的表示方法数字图像是一些离散的像素点组成的，每个像素点都有一个亮度值来表示其对应位置的颜色和灰度等信息。
这些像素点按照一定的方式排列起来，形成了一个二维的数字矩阵。
在计算机中，图像以数字的形式表示为一个二维矩阵，它的元素是像素的亮度值。
2.2 图像处理的基本过程图像处理通常可以分为四个基本过程：图像获取、图像预处理、特征提取和图像恢复等。
图像获取可以通过图像传感器或图像采集卡等设备来进行。
不同的图像采集设备有不同的工作原理和特点。
2.3 常见的图像处理算法图像处理算法是指对数字图片进行数字处理的过程，如图像增强、特征提取、图像分割和图像压缩等。
常见的图像处理算法包括：平滑滤波、图像锐化、边缘检测、二值化、形态学处理等算法。
2.4 图像处理的评价标准图像处理的效果可通过诸如清晰度、对比度、颜色等指标进行评价。
常用的评价标准包括峰值信噪比（PSNR）、结构相似性指标（SSIM）和标准偏差等指标。
三、图像处理的实践方法3.1 图像预处理图像预处理是图像处理的必要步骤，它可以更好地准备图像以进行后续处理。
图像预处理的目的是消除图像中的噪声、增强图像的对比度、均衡化和去除背景等。
3.2 图像增强图像增强的目的是改善图像的质量，加强对图像细节的观察和分析。
常见的图像增强技术包括：直方图均衡化、灰度变换、滤波等。
数字图像处理基础2
数字图像处理基础2第二章数字图像处理基础2.1 图像数字化技术2.2 数字图像类型2.3 常用图像文件格式2.4 像素间的基本关系2.5 图像的几何变换2.1 图像数字化技术2.2 数字图像类型2.3 常用图像文件格式2.4 像素间的基本关系2.5 图像的几何变换简单的图像成像模型一幅图像可定义成一个二维函数f(x,y)。
由于幅值f 实质上反映了图像源的辐射能量，所以f(x,y)一定是非零且有限的，也即有：0<f(x,y)</f(x,y)图像是由于光照射在景物上，并经其反射或透射作用于人眼的结果。
所以，f(x,y)可由两个分量来表征：一是照射到观察景物的光的总量，二是景物反射或透射的光的总量。
设i(x,y)表示照射到观察景物表面(x,y)处的白光强度，r(x,y)表示观察景物表面(x,y)处的平均反射(或透射)系数，则有：f(x,y)=i(x,y)r(x,y)其中：0 < i(x,y) < A 1, 0 ≤r(x,y) ≤1对于消色光图像(有些文献称其为单色光图像)，f(x,y)表示图像在坐标点(x,y)的灰度值l ，且：l=f(x,y)这种只有灰度属性没有彩色属性的图像称为灰度图像。
显然：L min ≤l ≤L mxa区间[L min ，L max ]称为灰度的取值范围。
在实际中，一般取L min 的值为0，L max =L-1。
这样,灰度的取值范围就可表示成[0，L-1]。
当一幅图像的x 和y 坐标及幅值f 都为连续量时，称该图像为连续图像。
为了把连续图像转换成计算机可以接受的数字形式，必须先对连续的图像进行空间和幅值的离散化处理。
图像数字化：将模拟图像经过离散化之后，得到用数字表示的图像。
图像的数字化包括采样和量化两个过程。
连续图像空间离散数字图像幅度离散采样量化采样：是将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。
即：空间坐标的离散化。
量化：把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换称为图像灰度的量化。
摄影与摄像第二章摄影基础知识
知 1、控制胶片的曝光时间；
识 2、阻止非曝光光线；
3、控制照片画面上景物的动（或静）感。
（黑2）快门速度（曝光时间）
即快门控制光线照射胶片的时间，单位为秒，公式为：
摄
t ＝( 1 / 2 )n ，（n=0、±1、±2、 ±3…）；
*光圈值过小的缺点：曝光不足、反差下降、衍射增多
（2）快门
快门(Shutter)是控制光线进出的闸门。
其他因素及光圈大小不变时，快门速度越高，通过镜头
摄
进入的光量就越小，反之亦然。快门速度从1/8000秒到 30秒之间不等，因相机本身的性能决定。
影
快门是控制胶片曝光时间的部件。
基
快门的作用主要有三点：
识
6.卷片、计数、
上弦机构
7.机身
数码相机三大核心硬件
1. 镜头：
采用多种特殊材料透镜（非球面镜片、UD、人造萤石、DO多层衍射光学原件）ห้องสมุดไป่ตู้合而成。
摄 2.图像感应器：
影
全称：电荷耦合元件。是将光源信号转换成电子信号的一种电子元器件。
基 3.数字影像处理器:
础
多功能专用影像处理器，集白平衡调整、图像的补正处理、数据压缩、锐度处理、JPEG
“ 单反相机 ”。
什么是单反相机？
摄 影 基 础 知 识
黑
传统照相机的工作过程
传统照相机的工作是一个两步成像的过程:
摄
第一步为成像,即利用摄影镜头结成被摄景物的
影
光学影像；
基
第二步为影像记录，即利用感光胶片上卤化银
础 的光化学作用，将镜头结成的景物光学影像转换 知 为“潜影”。
识
该潜影必须通过暗房显影、定影，才能使其转
第二章 X线成像基础
（二）、照射野内的线量分布
1、焦点的方位特性：在平行于X线管长轴方向的照 射野内，近阳极侧有效焦点小，近阴极侧有效焦点大， 这一现象称为焦点的方位特性。在短轴方向上，有效焦 点的大小是对称相等。
阴极端 （一）
阳极靶面
阴极端（一） 10°
X线摄影虽然不能做动态观察，但它能 显示人体内部的细微结构，用于诊断：并可 记录、保存影像，便于会诊、复查与对比。 是现代医学影像检查的重要组成部分。
正像
图 2-15
负像
X线胸片的荧光图像和照片图像
第三节 X线照片影像密度
X线照片呈现黑白不同的图像，就是 因为感光并被显影的银离子在照片上分布 不均之故。照片上的银离子密度是形成照 片影像的基础。
5°
阳极端（+）
0°
5°
10 °
阳极端 （+）
10° 5° 0° 5° 10°
图 2-5 焦点的方位特性示意图
2、焦点的阳极效应：当阳极倾角约为 20°时，进行X线量得测定，其结果是在平行 于X 线管的长轴方向上，近阳极侧X线量少， 近阴极侧的X线量多，最大值在110°处，分 布是非对称性的。这一现象称为X线管的阳极 效应。在X线管的短轴上，X线量的分布基本 上对称 相等。
4、屏—片系统（S／F） 使用增感屏可吸收高能量X线光子，转换成低 能量可见光，使胶片感光，从而提高照片的密度。
胶片本身的感光度越高，照片的密度也越高。
5、被检体厚度、密度 照片密度随被检体的厚度和密度的增高而降低；
随着被检体的厚度和密度的降低而增高。 6、照片后处理技术 X线照片影像密度的变化，与照片的显影处理
二、影响照片密度值的因素
摄影与摄像基础教程 余武 第二章 影像拍摄技术基础新
2020/8/7
18
变焦镜头的配备
在配备镜头时，如果只想配备一只变焦镜头, 通 常宜选择包含广角、标准与中焦的镜头，如2870mm、24-85mm、28-135mm、35-70mm、35-135mm 等，足以应付大量的日常拍摄需要。
2020/8/7
1
第二章 影像拍摄 技术基础
2.1 照相机的种类、结构与保养 2.2 镜头的种类及特性 2.3 常用胶片与数字存储媒体 2.4 摄影基本附件的选配 2.5 摄像机的种类、结构与保养 2.6 摄影与摄像基本技巧 2.7 数字影像处理
2020/8/7
2
第一节 照相机的种类、结构与保养
此外，专业的摄像机还保留了变焦镜头的手动开关，以满 足拍摄时急推急拉镜头的特殊需要。只要把手动/电动 （MANU/SER）变焦选择开关打到手动位置，转动手动变焦 杆，就达到可以达到手动变焦的目的。
2020/8/7
35
光圈
光圈是用来控制光线进入成像系统的机械装置。在专业摄 像机中，光圈的调节环紧接着变焦环。
照相机是一种集光学、机械、化学、电子、材料于一体的 仪器，大小部件很多，但其主要部件有镜头、光圈、快门、 取景器、测距器、机身、闪光連动等。
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5
控制曝光的机构——快门和光圈
（1）光圈
光圈一般位于镜头的内部，装在镜头的透镜组之间，它 由多片金属片组成，是调节照相机镜头的进光孔的大小用 的。光圈越大则进光孔的直径越大，光圈越小则进光孔的 直径越小（图2-2）。
面，还能在某种程度上为镜头遮挡风沙、雨雪。
2020/8/7
33
摄像机聚焦环的调整方法
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主题6：像素间的距离计 算方法
模1(街区)距离： D 4(p,q)xsyt
模2(欧几里德)距离：D E (p ,q ) [x ( s ) 2 (y t) 2 ] 1 2 模∞(棋盘)距离： D 8(p ,q)mx as x ,y (t)
例：与(x,y)的距离小于或等于3的像素：
R--Red，红 C--Cyan，青
2020/7/10
B--Blue，蓝 M--Magenta，品红
G--Green，绿 Y--Yellow，黄
主题3：彩色图像描述方法-HSV 空间
• 色调(hue) ，又称为色相，指颜色的外观， 由光谱中的波长决定，用于区别颜色的名称 或颜色的种类。
2020/7/10
• 只有黑白两种颜色的图象 ，图象的每个像素只能是 黑或者白，没有中间的过 渡。
• 像素值只能为0和1，每个 像素值用1bit存储。
• 例一幅640*480像素的黑 白图像，占据 640*480*1bit=37.5KB存储 空间
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6
2
主题2：灰度图像描述方法
• 指每个像素的信息由一个 量化的灰度级来描述，只 有亮度信息，没有颜色信 息。
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P q
主题5：图像的邻域及连通性-像素的连通性
0000000 0011100 0100010 0100010 0100010 0011100 0000000
4连通 4个4连通线段间不连通
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0000000 0011100 0100010 0100010 0100010 0011100 0000000
3
3
3333333
323
2.8 2.2 2 2.2 2.8
3222223
32123
2.2 1.4 1 1.4 2.2
3211123
3210123
32 1 0 1 2 3
3210123
32123 323
3 2020/7/10
2.2 1.4 1 1.4 2.2 2.8 2.2 2 2.2 2.8
8连通
一个8连通构成的闭合环
主题6：像素间的距离计算方法
给定3个像素p,q,r，坐标分别为(x,y),(s,t), (u,v)，D是距离函数，如果满足下列条件： （1）D(p,q) ≥0(D(p,q)=0当且仅当p=q),两点间
的距 离大于等于0；
（2）D(p,q)=D(q,p)，距离与方向无关。 （3）D(p,r) ≤ D(p,q)+ D(q,r)，两点之间的直线
练习题答案
• (1) 1024×1024×8b÷8×(1+8+1) ÷56kb • (2) 1024×1024×8b÷8×(1+8+1)
÷750kb • (3) 512×512×32b÷8×(1+8+1) ÷56kb • (4) 512×512×32b÷8×(1+8+1) ÷750kb
2020/7/10
主题5：图像的邻域及 连通性
4-邻域
r rP r
r
(m-1,n) (m,n-1) (m,n) (m,n+1)
(m+1,n)
8-邻域
2020/7/10
ss s sP s sss
(m-1,n-1) (m-1,n) (m-1,n+1) (m,n-1) (m,n) (m,n+1) (m+1,n-1) (m+1,n) (m+1,n+1)
主题5：图像的邻域及连通性-像素的连通性
• 连通条件：
（1）两个像素的位置在某种意义上是否相邻
（2） 两个像素的灰度值是否满足某种特定的相
4-连似通准：则对于具有值V
的像素p和q，如果q在 集合N4（p）中，则称
pq
这两个像素是4-连通的
8-连通：对于具有值V的像素p和q， 如果q在集合N8（p）中，则称这两 个像素是8-连通的
人 ：通过色调、饱和度和亮度来定义颜色 ； 显示设备：用红、绿和蓝磷光体的发光量来描述颜 色； 打印或者印刷设备：用青色、品红色、黄色和黑色 的反射和吸收来产生指定的颜色。
2020/7/10
主题3：彩色图像描述方法-RGB颜色空间
红色+绿色=黄色 红色+蓝色=品红 绿色+蓝色=青色 红色+绿色+蓝色=白色
垂直轴表示 明度 或亮度
2020/7/10
主题4：图像的矩阵表示方法
N个像素
M
f0,0 f0,1 f0,N1
个 像 素
像素
[
f
(i,
j)]MN
f1,0
f1,1
fM1,0 fM1,N1
编程读取一幅图像的数据
2020/7/10
练习题
在串行通信中，常用波特率描述传输的速率，它被 定义为每秒传输的数据比特数。串行通信中，数 据传输的单位是帧，也称字符。假如一帧数据由 一个起始比特位、8个信息比特位和一个结束比 特位构成，请问：
圆周表示色调
主题3：彩色图像描述方法-HSV空 间
• 饱和度 (saturation)是颜色的纯洁性，可用来 区别颜色的深浅。
• 纯光谱色是完全饱和的，随着白光的加入， 饱和度逐渐减少，颜色变淡。
半径大小表示 饱和度的深浅
2020/7/10
主题3：彩色图像描述方法-HSV空 间
• 明度/亮度(V)：颜色的光强度，表示颜色的 明亮程度。
• 人眼对灰度的分辨能2力6 一 般不超过26 级，所以一个 像素用一个字节表示其灰 度值就足够了，灰度级为 256级，每个像素是0-255 之间的任何一个值。
• 例：一幅分辨率为 20260/74/100*480像素、灰度级为
主题3：彩色图像描述方法
彩色图像的表示与所采用的彩色空间，即彩色 的表示模型有关。同一幅彩色图像如果采用不同的 彩色空间表示，对其描述会有不同。
2020/7/10
第二章 图像技术基础
• 主题1:黑白图像描述方法 • 主题2:灰度图像描述方法 • 主题3:彩色图像描述方法 • 主题4:图像的矩阵表示方法 • 主题5:像素的邻域及连通性 • 主题6:像素间的距离计算方法 • 主题7:调色板 • 主题8: BMP文件格式
2020/7/10
主题1：黑白图像描述方法
(1) 如果要利用一个波特率为56kbps的信道来传输 一幅大小为1024×1024、256级灰度的数字图像 需要多长时间？
(2) 如果是用波特率为750kbps的信道来传输上述 图像，所需时间又是多少？
(3) 如果要传输的图像是512×512的真彩色图像( 颜20色20/7/1数0 目是32bit)，则分别在上面两种信道下传